NoSQL之一：Memcached

来源:https://www.cnblogs.com/supersnowyao/archive/2020/05/15/12897368.html
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一、NoSQL簡介 NoSQL並不是No SQL（不再需要SQL），而是指Not Only SQL（不僅僅只有SQL）。NoSQL並不是用來替代關係型資料庫的，而是在某些使用關係型資料庫不合適的場景中，可以使用NoSQL資料庫進行優化，而在系統中主要的、常規的數據仍然使用關係型資料庫。 常用的NoS ...


一、NoSQL簡介

       NoSQL並不是No SQL（不再需要SQL），而是指Not Only SQL（不僅僅只有SQL）。NoSQL並不是用來替代關係型資料庫的，而是在某些使用關係型資料庫不合適的場景中，可以使用NoSQL資料庫進行優化，而在系統中主要的、常規的數據仍然使用關係型資料庫。
　　常用的NoSQL資料庫有Memcached、Redis、MongoDB等，其中前兩者屬於鍵值對資料庫，後者屬於文檔資料庫。它們都有各自的優缺點以及使用場景。

二、Memcached介紹與安裝

       Memcached是一個專門用來做緩存的資料庫，緩存的數據都是在記憶體當中，當資料庫重啟之後，數據也就都丟失了。其相當於一個Dictionary鍵值對集合，根據Key值取Value值。

　　1、Memcached安裝

      　　 從網上下載Memcached-win64-1.4.4-14.zip安裝包。解壓後，通過管理員許可權執行如下命令，可將其安裝成服務：

G:\MemcachedAfterInstall>memcached.exe -d install

 　　2、Memcached可視化工具

　　　　TreeNMS是一款Redis、Memcached可視化客戶端工具，實現基於Web方式對Redis、Memcached資料庫進行管理、維護。可通過如下鏈接http://www.treesoft.cn/dms.html進行下載。

　　　　下圖即該工具的使用界面：



 三、在.Net Core中的使用

　　1、組件包的安裝與使用

　　　　在.Net Core項目中調用Memcached資料庫的資源，可以使用EnyimMemcachedCore客戶端組件包。

　　　　通過該組件向Memcached資料庫存入數據有三種模式，分別如下：

　　　　　　1）Set：存在則覆蓋，不存在則新增；

　　　　　　2）Replace：如果存在則覆蓋，並且返回true；如果不存在則不處理，並且返回false；

　　　　　　3）Add：如果不存在則新增，並且返回true；如果存在則不處理，並且返回false；

　　　　故，根據以上可知，如果沒有特殊要求一般用Set即可。

　　　　註意：Memcached資料庫中的key的長度最高為250個字元，value的值最大為1M。

　　2、案例演示

　　　　為了演示方便，創建了一個基於.Net Core3.1版本的WPF項目，界面如下：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 　　　　1）存儲數據、讀取數據 

public partial class MainWindow : Window
{
　　private readonly MemcachedClient _memcachedClient;
　　private static readonly ILoggerFactory _loggerFactory = new LoggerFactory();
　　public MainWindow()
　　{
　　　　InitializeComponent();
　　　　var options = new MemcachedClientOptions();
　　　　options.AddServer("127.0.0.1", 11211);
　　　　_memcachedClient = new MemcachedClient(_loggerFactory, new MemcachedClientConfiguration(_loggerFactory, options));
　　}
}
private void btnStorage_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
　　var result = _memcachedClient.Store(StoreMode.Set, "supersnow", "yao");
　　MessageBox.Show($"保存成功？{result}");
}

private void btnRead_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
　　var result = _memcachedClient.Get("supersnow");
　　MessageBox.Show($"讀取結果：{result}");
}  

  

 　　　　2）存儲類數據、讀取類數據

private async void btnStorage_Class_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
　　var person = new Person
　　{
　　　　Name = "SuperSnow",
　　　　Age = 25
　　};
　　var result = await _memcachedClient.StoreAsync(StoreMode.Set, "person_key", person, TimeSpan.FromSeconds(3600));
　　MessageBox.Show($"保存Person成功？{result}");
}

private async void btnRead_Class_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
　　var result = await _memcachedClient.GetAsync<Person>("person_key");
　　if (result.Value == null)
　　　　MessageBox.Show("數據已經失效");
　　else
　　　　MessageBox.Show($"讀取Person結果：{result.Value.Name}:{result.Value.Age}");
}
public class Person
{
　　public string Name { get; set; }
　　public int Age { get; set; }
}  

  

 　　　　3）讀取數據異常

　　　　對於讀取數據失敗時，返回結果為false。但是，此時並不知道失敗的原因是什麼，可以通過如下方法獲取失敗原因：

 private void btnRead_Exception_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
 {
    var result = _memcachedClient.ExecuteRemove("abc");
    MessageBox.Show($"結果：{result.Success}，Message：{result.Message}，Exception：{result.Exception}，StatusCode：{result.StatusCode}，InnerResult：{result.InnerResult.Message}");
 } 

  

 　　　　4）Memcached Cas操作

　　　　Cas操作類似於關係型資料庫中的“樂觀鎖”，查詢的時候會順帶查出一個Cas值，在寫入的時候會帶著這個Cas值，如果發現Cas值改變了，則說明已經有其他操作提前修改了相應的值。本質上來說Cas就是用來解決併發問題，通過讀取一個值，然後做一些處理或判斷，然後再寫回到資料庫中，這種操作有可能產生併發問題。

private CasResult<Person> casResult;
 private void btnA_Read_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
 {
     casResult = _memcachedClient.GetWithCas<Person>("person_key");
     if (casResult.Result != null)
         MessageBox.Show($"讀取Person結果：{casResult.Result.Name}:{casResult.Result.Age}");
     else
         MessageBox.Show("沒有結果");
 }

 private void btnB_Save_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
 {
     var result = _memcachedClient.GetWithCas<Person>("person_key");
     if (result.Result.Age >= 25)
         result.Result.Age++;
     var tag = _memcachedClient.Cas(StoreMode.Set, "person_key", result.Result, result.Cas);
     if (tag.Result)
         MessageBox.Show("修改成功");
     else
         MessageBox.Show("修改失敗");
 }

 private void btnA_Save_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
 {
     if (casResult.Result.Age >= 25)
         casResult.Result.Age++;
     else
         casResult.Result.Age++;
     var tag = _memcachedClient.Cas(StoreMode.Set, "person_key", casResult.Result, casResult.Cas);
     if (tag.Result)
         MessageBox.Show("修改成功");
     else
         MessageBox.Show("修改失敗");
 }

 

 　　　　5）Memcached集群

　　　　Memcached重啟之後，在短時間內大量的請求會涌入資料庫，給資料庫造成巨大壓力，解決此類問題的方法就是使用集群，即使用多Memcached伺服器提供服務。

　　　　除此之外，Memcached還有可能面臨“雪崩”問題，如果所有緩存設置過期時間是一樣的，或者失效時間在一個短距離的範圍內。那麼每隔一段時間就會造成一次資料庫訪問的高峰。此類問題的解決方法就是將不同緩存的緩存失效時間設置成不一樣，如對失效時間加上隨機數。

　　　　Memcached集群的節點之間不用進行通訊和數據同步，只需要在多個伺服器上啟動多個Memcached資料庫即可。客戶端決定了將數據寫入不同的Memcached實例，不用做主從複製操作。

　　　　節點定位演算法有很多種，最常用的就是Ketama演算法，該演算法根據Key算出一個hash值，然後根據hash值再得出伺服器。如下例所示：

private readonly MemcachedClient _memcachedClient;
private static readonly ILoggerFactory _loggerFactory = new LoggerFactory();
public MainWindow()
{
    InitializeComponent();

    var options = new MemcachedClientOptions();
    options.AddServer("127.0.0.1", 11211);
    options.AddServer("127.0.0.1", 11212);
    options.NodeLocatorFactory = new DefaultNodeLocatorFactory(11211);
    _memcachedClient = new MemcachedClient(_loggerFactory, new MemcachedClientConfiguration(_loggerFactory, options));
}
private void btnA_Save_Cluster_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    var person = new Person
    {
        Name = "張三",
        Age = 25
    };
    var result =  _memcachedClient.Store(StoreMode.Set, "1", person);
    MessageBox.Show($"保存Person成功？{result}");
}

private void btnA_Read_Cluster_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    var result = _memcachedClient.Get<Person>("1");
    if (result == null)
        MessageBox.Show("數據已經失效");
    else
        MessageBox.Show($"讀取Person結果：{result.Name}:{result.Age}");
}

private void btnB_Save_Cluster_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    var person = new Person
    {
        Name = "李四",
        Age = 23
    };
    var result = _memcachedClient.Store(StoreMode.Set, "2", person);
    MessageBox.Show($"保存Person成功？{result}");
}

private void btnB_Read_Cluster_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    var result = _memcachedClient.Get<Person>("2");
    if (result == null)
        MessageBox.Show("數據已經失效");
    else
        MessageBox.Show($"讀取Person結果：{result.Name}:{result.Age}");
} 

 

　　　　 通過如下命令分別啟動兩個Memcached實例：

G:\MemcachedAfterInstall>memcached.exe -p 11212
G:\MemcachedAfterInstall>memcached.exe -p 11211

　　　　在TreeNMS系統中配置兩個資料庫連接：

　　　　由於Key=1和Key=2的hash值不同，所以緩存數據分別存在於兩個Memcached實例中，如下圖所示：

 

 

 


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